石英砂表面铁胶膜的形成及影响因素探讨

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1、华中农业大学硕士学位论文石英砂表面铁胶膜的形成及影响因素探讨姓名：王瑞申请学位级别：硕士专业：土壤学指导教师：黄丽201206石英砂表面铁胶膜的合成及影响因素探讨摘要土壤胶膜是土壤界面的主要组成部分。铁锰胶膜是在我国的南方地区广泛分布的一种土壤胶膜，它具有活跃的表面化学性质。与锰相比，土壤中铁的含量高，且其在铁锰胶膜中的淀积量大，其淀积特点和影响因素倍受关注。本研究以石英砂为载体，在其颗粒表面合成铁胶膜，并探讨合成体系不同初始pU(5、6、7)、铁摩尔比R(Fe(10／Fe(III))、温度(30。C、50"C、70。C、90。

2、C)、石英砂添加量(59、109、209、309、409、509)和老化时间(2d、4d、lld、18d、25d、32d、40d)等因素对针铁矿胶膜形成的影响。以揭示土壤铁氧化物胶膜的形成机理，为土壤形成演化和土壤界面化学的研究提供理论依据。实验结果表明：1)初始pH为7的情况下，当R为O时，铁胶膜的矿物成分为弱晶质的水铁矿，R为0．01时的矿物成分为赤铁矿，当R为0．5和体系只加入Fe(II)时合成的铁矿物主要为针铁矿与磁铁矿的混合物；在所设置的三个pH下，R分别为0．02、『10．04、0．06和0．1时胶膜的矿物类型均为针

3、铁矿，且随着R增加，X射线衍射(Ⅺm)；图谱中针铁矿的峰强度逐渐增加，扫描电镜(SEM)中针铁矿晶形逐渐变大，且在初始pn为7，R为0．1时晶体形貌最大。2)当铁摩尔比R一定时，随着合成体系初始pH由5到7的增加，胶膜中针铁矿的XRD峰强度逐渐增强，在初始pH为7时其峰最强；初始pH为5时胶膜中针铁矿形貌主要为短杆状和针状，长50rim左右，宽20rim左右。初始pn为6时增大为均一的针状结构，长150nm左右，宽20nm左右。初始pH为7时主要为板条．状，夹杂一些细针状的结构，长200"--400nm，宽5-、,100nm。3

4、)初始pH为7，R为0．1，石英砂添加量为109，老化时间为25d时，随着温度由30℃、50℃、70"C至lJ90℃增加，胶膜中针铁矿的XRD峰强度明显增强，扫描电镜(SEM)下晶形逐渐变大。4)初始pn为7，R为O．1，石英砂添加量为109，老化温度为60"C时，随着老化时间的增长，胶膜中针铁矿的XRD峰强度先逐渐增强(前lgd)，然后减弱并趋于稳定；矿物晶形先逐渐增大，老化lgd左右时矿物的晶形较大且较均一，lgd之后的晶形又逐渐变小。5)石英砂存在会延缓针铁矿的结晶。在初始pH为7，R为0．1，老化温度为60℃时，石英砂添

5、加量的差异对铁胶膜中矿物类型的影响不大。l华中农业大学2012届硕士研究生学位论文6)不同条件下合成的胶膜中，其铁含量为2．0----10．0mgFe／g铁胶膜。不同温度的处理中，在70*(2时铁含量达到最大的8．5mgFe／g铁胶膜。不同老化时间的系列中铁含量最高时为9．2mgFe／g铁胶膜，出现在18d左右。7)在初始pH为7，R为O．1，老化温度为60"C时，石英砂表面铁胶膜包被较好，其电荷零点(PZC)为5．45，比空白石英砂的PZC(2．88)增加了约一倍。关键词：石英砂；铁胶膜；形成；针铁矿；影响因素II石英砂表面铁

6、胶膜的合成及影响因素探讨AbstractSoilcutansareimportantcomponentsofthesoilinterface．Asoneofthesoilcutans，iron-manganesecutansarewidelydistributedinAifisolandUlfisolsinsubtropicalzoneinChina,andtlleyhaveactivesurf∞,echemicalproperties．Comparedwithmanganese，ironcontentofsoilishigha

7、ndthedepositionamountofironisgreatiniron-manganesecutans，whichhasimportantinfluenceontheformatonofiron-manganesecutans．Inthisstudy,ironcutanscoatedonthesurfaceofquartzsandweresynthetizedtoinvestigatetheinfluenceofinitialpH(5，6，7)，ironmoleratioR(Fe(II)／Fe(III))，tempem

8、ture(30"C，50℃，70"{2，90℃)，quartzsandamount(59，lOg，209，309，409，50曲andtheagingti：me(2d,4d,11也l8也25d，32d,40d)ofthesynthesissystemsonthe